數控機床的稀油潤滑系統

張來民

摘 要：數控機床是機械加工所必需的自動化設備，被稱為工業母機，而其正常的運行離不開稀油潤滑系統的呵護，良好的潤滑能夠減少運動部件的磨損，保證機床的精度并延長機床的使用壽命。一般來說數控機床的潤滑分為稀油潤滑、油脂潤滑和油氣潤滑，該文以數控機床的稀油潤滑系統為對象，分析了稀油潤滑系統的形式和應用，說明潤滑油的選擇原則，希望能為相關設計人員選擇機床稀油潤滑系統提供幫助。

關鍵詞：數控機床；稀油潤滑系統；潤滑油選擇

中圖分類號： TG659 文獻標志碼：A

所謂的潤滑是指在機械設備摩擦副的相對運動表面加入潤滑劑，以形成并保持一層油膜的方式。良好的潤滑能夠起到降低摩擦阻力、減少表面磨損、降溫冷卻、防止腐蝕、減震及密封等作用。數控機床作為一種自動化設備，不論是傳遞動力的齒輪箱，還是傳遞運動的各伺服軸都需要潤滑系統的支持，為了適應現代自動化的生產要求，其潤滑系統也必定是一種集中的自動化系統，除了定時添加潤滑油外，能夠盡量減少人工的維護、保養，提高生產效率。下面我們就來分析以下2種數控機床常用的潤滑形式。

1 數控機床齒輪箱的潤滑

齒輪箱作為數控機床重要的傳動機構，能夠將主電機的動力通過多級齒輪傳遞給主軸，以實現對工件的切削加工，機床帶變擋機構的齒輪箱能兼具高轉速和大扭矩，其運行的可靠性和穩定性直接影響著機床的品質。齒輪箱內的各級齒輪及軸承都是需要稀油潤滑的，不僅要在齒輪接觸面形成油膜保護，還要通過稀油的循環流動帶走軸承及齒輪高速旋轉產生的熱量。齒輪箱潤滑是一個循環系統，根據使用情況也分為自循環系統和外循環系統2種。作為齒輪箱的潤滑系統，需要在機床開機時給齒輪箱內的傳動機構提供持續的潤滑及冷卻。

一種是自循環系統，齒輪箱的底部為一定容積的密封油箱，安裝在齒輪箱外部的油泵抽取底部油箱的潤滑油，再從齒輪箱頂部的分油器噴出，通過各支路噴淋在齒輪接觸點或軸承滾動體上，再由重力流回底部油箱，形成循環。注意在泵的進口需加濾油器，而出口需加流量檢測開關，在循環中斷時能及時報警。此種循環系統潤滑油靠自然冷卻，優點是結構簡單、可靠；缺點是無主動冷卻裝置，適用于環境溫度不高、主軸轉速不高的使用環境。其原理圖如圖1所示。

另一種是外循環系統，即機床單獨配置帶油箱的油冷卻機，并且要求是雙泵型號的。油冷機的出油泵把油箱里的潤滑油打入齒輪箱頂部的分油器，通過各支路噴淋在齒輪接觸點或軸承滾動體上，滴落在變速箱底的潤滑油則被油冷機回油泵通過連接變速箱底的膠管吸回油箱，形成循環。一般油冷機帶有過濾裝置，可額外在潤滑終端附近管路增加流量檢測裝置，檢測潤滑是否充分。此種潤滑形式的優點是有主動冷卻裝置，能夠保證潤滑油帶走更多熱量，適合環境溫度較高或主軸轉速較高的環境；缺點是結構較復雜，變速箱與油冷卻機距離較遠、管線較長；而且出油泵和回油泵流量要調整匹配，如果回抽不及時，會使變速箱內液面升高淹沒主軸，沖掉主軸軸承潤滑脂，造成主軸的損傷；如果回抽過快造成空吸，影響泵的壽命。所以此種潤滑形式在使用的時候，要注意油冷機雙泵的匹配，并且在變速箱上設置泄油口，保證箱內液面在接近主軸處即泄漏掉。

2 數控機床絲杠、導軌的潤滑

絲杠、導軌是數控機床最常用的運動部件，現在一般都是使用集中潤滑系統對其進行潤滑。其潤滑系統一般由以下部分組成：1）潤滑泵-提供循環所需動力；2）分配元件-按需要定量分配潤滑油；3）控制系統-由電子程控器和壓力開關、液位開關等控制元件組成。

控制潤滑泵按設定的周期工作，對潤滑泵的開、關機進行控制，對系統壓力、液位進行監控和反饋。

按照潤滑系統分配元件不同可分為單線阻尼系統、容積式潤滑系統和遞進式潤滑系統。

（1）單線阻尼潤滑系統是一種低壓潤滑系統，工作壓力為0.17 MPa～2.5 MPa，可通過計量件按比例分配油量，一般采取周期性潤滑。其結構簡單、操作維護方便。一般用于結構簡單、功能較少、要求不高的專用機床。

（2）容積式潤滑系統是一種周期自動集中潤滑系統，工作壓力為1.75 MPa～3.5 MPa，可按需對各潤滑點精確的定量供油。其供油量精確，可對系統壓力進行檢測、供油可靠。適用性較廣，可廣泛使用在數控機床上。

（3）遞進式潤滑系統是一種按設定順序對潤滑點進行潤滑的自動系統，工作壓力為1 MPa～40 MPa，通過遞進式油量分配器中一系列活塞按順序做差動往復運動，使各潤滑點按設定順序依次出油，出油量取決于分配器中的活塞行程和截面積，系統配備堵塞報警器，實現對潤滑點供油情況的監控。其注油量精確，易于測定故障點，易于維修替換油量分配器。適用于自動化要求高，控制精確的機床設備。

此類集中潤滑系統能實現對導軌、絲杠自動周期性的定量潤滑，從而保證運動精度，延長運動部件的使用壽命。一般設計時按照潤滑量進行計算潤滑泵運行的間隔時間，以及潤滑泵在每個間隔需要持續工作的時間，并根據實際情況進行適當調整。由于是開放式的潤滑系統，在潤滑過程中注入導軌、絲杠等執行元件的潤滑油，最終都會排入機床內部，隨排屑系統進入排屑器或者水箱，需要注意對潤滑油廢液的收集和分離，避免產生環境污染。

另外對潤滑油的選擇，也要遵循下列原則：

1）對于負荷大的情況，需要選擇黏度大、極壓性良好的潤滑油；負荷小時，則選黏度低的潤滑油；沖擊較大的場合，也應選擇黏度大、極壓性好的潤滑油。

2）對于運動速度高的情況，選擇低黏度潤滑油，運動速度低可選黏度大一些的潤滑油。

3）環境溫度低，選黏度和凝點較低的潤滑油，反之可以選擇高一些的；工作溫度高，則選黏度較大、閃點較高、氧化安定性好的潤滑油；溫度變化范圍大的，要選用粘溫特性好的潤滑油。

4）環境濕度大及與水接觸的工況條件，常常由于混入冷卻液而使油品乳化及變質、機件生銹等，使橡膠密封件膨脹變形，使零件表面油漆涂層氣泡、剝落，此種情況應選擇抗乳化性較強、油性和防銹性能較好的潤滑油。所以按照實際使用工況選擇潤滑油，也能起到事半功倍的效果。

3 結論

可見，稀油潤滑系統在數控機床整機中占有十分重要的位置，對于提高機床加工精度、延長機床使用壽命等都有著十分重要的作用。所以在設計時需要根據實際使用條件、使用環境等綜合考慮，選擇合理的潤滑形式以及相適應的潤滑油，實現對運動部件提供穩定、可靠、持續的潤滑。

參考文獻

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